Calor y temperatura Santander Nieto, Ph.D.

Objetivos terminales Después de completar este taller, los estudiantes estarán en la capacidad de: Conocer la teoría cinético molecular. Relacionar la energía cinética con la temperatura. Definir cuantitativamente el calor en términos de la caloría, la kilocaloría, el joule y la unidad térmica británica (Btu). Comprender la importancia de la escala absoluta o Kelvin de temperatura. Interpretar del concepto de calor como transferencia de energía térmica. Estudiar el equilibrio térmico; la relación entre calor y temperatura. Conocer del funcionamiento de un calorímetro. Relacionar la transferencia de energía. Determinar la importancia de la energía implicada en los cambios de estado. Explicar al concepto de calor latente de cambio de estado. Identificar los materiales que son buenos conductores de calor. Demostrar mediante definiciones y ejemplos su comprensión acerca de la conducción térmica, la convención y la radiación. Resolver ejercicios sobre calor y temperatura aplicando los principios de la termodinámica.

El calor y la temperatura, diferencias.

Temperatura >Energía cinética media Calor y temperatura La energía térmica es la suma de las energías de todas las partículas de un cuerpo. La temperatura depende de la media de las energías cinéticas de las partículas de un cuerpo. Calor= E1+E2+E3+…..En Temperatura >Energía cinética media

Medida de la temperatura El termómetro Fundamento del termómetro Escalas de temperatura El cero absoluto Equivalencias entre escalas

Experiencia: fundamento del termómetro. Podemos observar que al calentar el agua coloreada del recipiente, ésta sube por la columna. Esta experiencia funciona incluso con el calor de las manos. Agua o alcohol coloreados.

¿Qué es el cero absoluto de temperatura? El cero absoluto de temperatura (0K) es la temperatura más baja que teóricamente se puede alcanzar. En el cero absoluto las partículas del cuerpo o sustancia están paradas. Esto es, no tienen energía cinética. 0K= -273ºC.

Efectos del calor: Dilataciones.

¿Los sólidos se dilatan al calentarlos? Experiencia: Se introduce vapor de agua por el interior de un tubo de hierro. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas. vapor

¿Los sólidos se dilatan al calentarlos? Experiencia: Repite la experiencia anterior pero con una barra de cobre en lugar de una barra de hierro. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas. vapor

¿Los líquidos se dilatan al calentarlos? Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que, al calentar el agua coloreada del recipiente, ésta sube por la columna. Conclusión: Los líquidos se dilatan con el calor. Agua o alcohol coloreados.

Los gases también se dilatan al calentarlos Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar suavemente el aire del recipiente de cristal, el globo se hincha solo. Conclusión: Los gases se dilatan con el calor. Aire

Efectos del calor: Cambios de estado.

La propagación del calor: radiación, conducción y convección.

La radiación. El calor es una forma de radiación como la luz pero de longitud de onda más larga, radiación infrarroja. Como tal, radiación es capaz de transmitirse como la luz, sin el soporte de ningún medio material y de ser reflejado. Es de esta forma como el calor del Sol llega a la Tierra. Radiación infrarroja

La conducción del calor Hagamos la siguiente experiencia: Calentaremos con un mechero una barra de hierro a la cual hay sujetas con cera unas puntas o unos clips. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas.

La convención del calor. Pon la mano encima de un foco de calor ¿Qué notas? Ponla debajo del foco ¿Qué notas? ¿Puedes Explicar a qué se debe esto? ¿Qué demuestra esta experiencia?

La convección del calor. Introduce en un recipiente con agua unas virutas de un material que se hunda en el agua pero que no sea muy pesado. Enciende el hornillo eléctrico y espera un poco a ver lo qué sucede. ¿Puedes explicar este fenómeno? ¿Qué demuestra esta experiencia?

La convección del calor y el clima. El sol calienta el suelo. Éste calienta el aire que se encuentra más cercano a él, que al hacerse menos denso asciende. Al llegar a zonas más altas, se enfría y se hace más denso y desciende. Estas corrientes de convección en la atmósfera son la razón de las borrascas y de los anticiclones.

La convección del calor y el clima: La formación de las nubes. Al enfriarse el aire en las capas altas de la atmósfera, el vapor de agua que transporta se condensa y forma las nubes.

La convección: La calefacción y la refrigeración. Si te has fijado, los aparatos de calefacción se colocan abajo, mientras que los de aire acondicionado se ponen altos. Seguro que si has entendido los procesos de convección sabrás por qué.

La convección: La calefacción y la refrigeración. Si te has fijado, los aparatos de calefacción se colocan abajo, mientras que los de aire acondicionado se ponen altos. Seguro que si has entendido los procesos de convección sabrás por qué.

Conductores y aislantes.

Se monta un dispositivo como el indicado en el esquema. Del recipiente metálico cuelgan cinco barras de diferentes materiales. Tres de ellas son de metal y las otras dos son de madera y de baquelita. Cada barra ha sido impregnada de cera y en su parte superior se ha colocado una arandela metálica con una flecha indicadora. Se añade agua hirviendo al recipiente metálico. Observa lo que sucede y haz un comentario.

Para recordar Calor y temperatura no son sinónimos. El calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, y la temperatura es una medida del efecto que tiene el calor en un determinado objeto La mayoría de los materiales se dilatan cuando aumenta su temperatura y se contraen si su temperatura baja. Este hecho permitió la invención de instrumentos para medir la temperatura, como el termómetro de mercurio. La temperatura es independiente de la cantidad de sustancia. El calor, en cambio, depende de la masa, de la temperatura y del tipo de sustancia. El estado físico de una muestra de material puede ser cambiado al añadir o quitar calor

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